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Das ILL feiert den 80. Geburtstag des Neutrons

Am 1. Juni waren es genau 80 Jahre her, seit die Royal Society die berühmte, mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Arbeit des Physikers James Chadwick aus Cambridge veröffentlichte, mit der er die Existenz des Neutrons bewies. Chadwicks Entdeckung führte zur Entwicklung der Neutronenforschung, mit der in allen Wissenschaften bahnbrechende Ergebnisse erzielt wurden. Dieses Jahr jährt sich auch zum 40. Mal die Nutzung von Chadwicks berühmten Teilchen am Institut Laue-Langevin (ILL) - dem führenden Zentrum für Neutronenforschung.

James Chadwick, der Entdecker des Neutrons.

Theorien über ein neutrales Teilchen in Atomen gehen zurück auf die Zeit vor ungefähr 100 Jahren durch die Entdeckung von Isotopen der Elemente mit derselben Kernladung, aber geringfügig unterschiedlicher Masse. Jedoch lag die Isolierung und Identifizierung neutraler Teilchen, die schwieriger zu handhaben sind, außerhalb der Möglichkeiten wissenschaftlicher Instrumente bis Anfang der 1930er-Jahre. Chadwick setzte sich zum Ziel, die Existenz neutraler Teilchen nachzuweisen, und stellte dafür ein damals ausgeklügeltes Instrumentarium zusammen.

Der Anstoß zu seinem Durchbruch kam aus Frankreich, wo Forscher zeigten, dass das, was sie für Gammastrahlung aus Beryllium hielten, in der Lage war, Protonen aus einem umgebenden Paraffinwachs herauszuschießen. Chadwick erkannte rasch einen Fehler in der Schlussfolgerung der französischen Forscher. Er wiederholte das Experiment in seinem Labor in Cambridge und bewies nach einer Analyse der Spuren der Protonen, dass das schwer zu fassende Neutron dafür verantwortlich war.

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Dr. Peter Rowlands von der Universität Liverpool und Mitglied der Gruppe für Physikgeschichte am Physikalischen Institut sagte dazu: "Chadwicks Entdeckung vervollständigte das Bild des Atoms. Dank seiner umfangreichen Experimente und der Qualität der von ihm verwendeten Geräte konnte er seinen Namen in die Geschichtsbücher der Physik hineinschreiben. Chadwick erreichte viel in seiner Karriere, unter anderem leitete er die Beteiligung Großbritanniens am Manhattan-Projekt; die Entdeckung des Neutrons steht jedoch an erster Stelle seiner ausgezeichneten Ergebnisse und ist Ausgangspunkt aller weiteren Techniken der Kernphysik und Neutronenforschung."

Nachdem die Existenz des Neutrons bestätigt war, wandte man sich unmittelbar seinen Anwendungen zu. Weil sie keine Ladung tragen, können Neutronen tief in Materie eindringen; ihr Weg ist jedoch nicht völlig geradlinig, sondern ihre Wechselwirkungen mit Atomkernen lenken sie ab und ändern ihre Geschwindigkeiten. Wegen dieser Wechselwirkungen nahm man an, dass man mit ihnen grundlegende Materialeigenschaften untersuchen kann.

Ende 1972, vier Jahrzehnte nach Chadwicks Entdeckung, wurden die Teilchen erstmals am ILL verwendet. Heute betreibt das Institut eine der stärksten Neutronenquellen der Welt und leitet daraus intensive Neutronenstrahlen zu einer Reihe von 40 hochleistungsfähigen Instrumenten, die kontinuierlich weiterentwickelt werden. Etwa 1.500 Forscher aus über 40 Ländern besuchen das ILL jedes Jahr, darunter Chemiker, Physiker, Biologen, Kristallografen sowie Spezialisten für Magnetismus und Kernphysik.

Während der 40 Jahre mit Experimenten hat das ILL alles erlebt, von der Entwicklung der weltweit ersten magnetischen Seife und der Herstellung und Erprobung neuer Radioisotope für gezieltere Krebstherapie bis zur eher grundlegenden Forschung, wie z. B. der ersten Beobachtung eines magnetischen Monopols sowie Experimenten zum Verständnis der Entstehung von Materie nach dem Urknall.

"Dank Chadwicks Entdeckung und der technologischen Entwicklung seither kann das ILL Neutronen als eine Art Super-Röntgenstrahlen verwenden, um die Welt im atomaren Bereich zu verstehen und Entdeckungen zu machen, die unser Leben verbessern. Unsere Neutronen und die weltweit führenden Instrumente zu ihrem Nachweis setzen Impulse in so unterschiedlichen Bereichen wie Gesundheit, Umwelt und Technik und verbessern darüber hinaus unser grundlegendes Wissen, wie die Welt funktioniert", sagte Prof. Andrew Harrison, Direktor des Instituts Laue-Langevin.

Zur Geschichte des ILL:

1967: am 19. Januar gründen Deutschland und Frankreich das ILL

1968: Standortsuche

1969: Beginn der Arbeiten am Reaktorboden und den Reaktorwänden

1970: Installation des Krans auf Ebene D

1971: Abschluss der Bauarbeiten

1972: Erste Experimente. Ipoustéguys¿ Skulptur wird installiert

1973: Großbritannien wird assoziiertes Mitglied

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